專利名稱：：用熱回收制備蜜胺的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種在流化床反應(yīng)器中分解尿素而制備蜜胺的方法，其中，在氣體冷卻器中冷卻熱反應(yīng)氣體，由此所得的熱量直接用于預(yù)熱生成流化床所需的流化氣體。
背景技術(shù)：
：由尿素制備蜜胺是一種很久以來就已知的方法，在此要區(qū)分兩種類型的工藝過程即不催化的高壓法和催化的低壓法。高壓法需要至少8MPa的壓力，與此相反，在最大為1MPa的壓力下和至少380-410。C的溫度下在流化床中實施催化的低壓法。在低壓法時所應(yīng)用的載體氣體由氨組成或者由二氧化碳和氨的混合物組成，按照反應(yīng)所得的蜜胺以氣態(tài)形式存在。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>從尿素到蜜胺的反應(yīng)是吸熱的，以致于必須從外部向系統(tǒng)提供大-執(zhí)-以尿素的用量計，蜜胺的產(chǎn)率為約90-95%。在文獻資料中已知三種最常用的低壓法，即BASF-法、Chemie-Linz-法和Stamicarbon法。BASF法是指一種一步反應(yīng)法(圖1)，在該方法中，熔融后的尿素在395-40(TC的溫度下在幾乎大氣壓的壓力下在流化床中反應(yīng)。由此所得到的反應(yīng)氣體除了含有蜜胺外還含有痕量的副產(chǎn)物，如蜜勒胺和蜜白胺以及由氨和二氧化碳組成的反應(yīng)氣體。隨后冷卻所生成的反應(yīng)氣體混合物，分離所排出的催化劑和結(jié)晶的副產(chǎn)物，并將含蜜胺的反應(yīng)氣體輸送到一個結(jié)晶器中。在結(jié)晶器中用反應(yīng)氣體冷卻含蜜胺的氣體，這樣將含蜜胺的氣體冷卻至190-21(TC的溫度。在這些條件下接近98%的蜜胺會從反應(yīng)氣體中凝華出來。在蜜胺分離后，將殘留氣體(循環(huán)氣體)借助于一個循環(huán)氣體風(fēng)機輸送至尿素洗滌器中，在尿素洗滌器中殘留氣體與尿素熔體直接接觸而被冷卻并洗滌。急冷氣的溫度為~138°C，以致于在結(jié)晶裝置中要將溫度調(diào)節(jié)為190-22(TC所必需的是，每千克含蜜胺的氣體摻入2.5-3.5kg急冷氣。蜜胺的制備是長久以來已知的和成熟的工藝。德國專利公開文本DE3302833已描述了一種通過尿素的熱轉(zhuǎn)變而催化制備蜜胺的方法。在這個方法中，用尿素熔體處理已將蜜胺分離出來的合成氣體，在一個洗滌器中進行這個處理過程。然而問題是，一方面由于吸熱的化學(xué)反應(yīng)需要大量熱量，以使流化床反應(yīng)器必需保持在395-40(TC的反應(yīng)溫度，另一方面，需要強制冷卻流化床反應(yīng)器所排出的含蜜胺反應(yīng)氣體以沉淀不期望的副產(chǎn)物，如蜜勒胺或蜜白胺。含蜜胺氣體的冷卻并非沒有問題。凝華的開始取決于反應(yīng)器所排出氣體中的蜜胺含量和壓力。假如達到了蜜胺的飽和蒸汽壓的分壓，那么結(jié)果是結(jié)晶蜜胺。所以要強制的是，緊接著反應(yīng)器的冷卻器不能太強烈地冷卻氣體并使氣體在此處實現(xiàn)凝華。甚至必須要注意的是，在冷卻器自身中也沒有位置(即管壁)處于凝華溫度以下，否則可能會結(jié)晶蜜胺。這種蜜胺粘附顯著縮短了裝置工作時間、導(dǎo)致不期望的生產(chǎn)故障以及提高了維護要求。為了避免這種粘附，借助特殊的熱傳導(dǎo)介質(zhì)(熱油)來導(dǎo)出熱量，即在一個溫度時工作，在該溫度下，不會將冷卻器的臨界管壁溫度降低到蜜胺的凝華溫度以下。所述熱油是指較高分子的烴(如苯、其衍生物和混合物)，其在釋放時可以對人和環(huán)境以及物品都有嚴重的損害作用(有毒、有燃燒危險)。所以必須將該熱油再次在后接的冷卻器或冷凝器中進行處理。
發(fā)明內(nèi)容所以本發(fā)明提供一種解決該問題的方法，其允許在流化床反應(yīng)器中以成本低廉的和經(jīng)濟的種類和方式提供必需的395-40(TC的反應(yīng)溫度，并同時從含蜜胺反應(yīng)氣體導(dǎo)出反應(yīng)熱量，而不使用在其性能中臨界熱傳導(dǎo)的介質(zhì)。同時臨界的管壁溫度應(yīng)這樣調(diào)節(jié)，即阻止冷卻器中不期望的蜜胺過早凝華。上述問題可以通過本發(fā)明所述在流化床反應(yīng)器中分解尿素而制備蜜胺的方法予以解決，在本方法中，在氣體冷卻器冷卻熱反應(yīng)氣體，將由此所得熱量傳導(dǎo)，用于預(yù)熱生成流化所需的氣體?？梢园l(fā)現(xiàn)，液化流化床所需的氣體立即作為后接在反應(yīng)器上的冷卻器中的冷卻介質(zhì)而被使用。采用本發(fā)明所達到的優(yōu)點在于，通過本發(fā)明的方法，可以將含蜜胺反應(yīng)氣體的溫度降低至能使不期望的副產(chǎn)物分離的溫度，副產(chǎn)物如蜜勒胺和蜜白胺。同時所得的熱量用來加熱流化氣體。通過本發(fā)明的方法，能夠以成本適宜的方式回收一部分必需的反應(yīng)熱，而不用額外的熱傳導(dǎo)介質(zhì)及所屬裝置(泵、貯存容器、冷凝器或冷卻器)。此外可以節(jié)省大量的初級燃料，因為可大大減少用于滿足吸熱反應(yīng)所必需的^量。本發(fā)明的優(yōu)選的實施方案在權(quán)利要求2和以下的權(quán)利要求中說明。根據(jù)權(quán)利要求2，可以在氣體冷卻器中將反應(yīng)氣體從380-42(TC冷卻至210-300°C。此外根據(jù)權(quán)利要求3，熱傳導(dǎo)可以在一個管狀和/或片狀熱交換器中進行。根據(jù)權(quán)利要求4的另一個實施方案，允許熱交換器中的介質(zhì)以同向流動規(guī)則或者以逆向流動規(guī)則流動。根據(jù)權(quán)利要求5，可以使用旁通管路(旁通)來調(diào)節(jié)溫度。本發(fā)明的實施例表示在附圖中并在下文進一步說明。圖1根據(jù)BASF法制備蜜胺的方法；圖2本發(fā)明所述采用熱回收制備蜜胺的方法。具體實施例方式圖1表示根據(jù)BASF-法制備蜜胺的方法。將已熔融的尿素從尿素貯存容器k輸送到體系中。通過泵1將尿素輸送到尿素洗滌器i中；隨后在后接的液滴分離器m中將液態(tài)和氣態(tài)組分相互分離。一部分所得的氣態(tài)組分通過壓縮機n壓縮，在加熱元件c中預(yù)熱并隨后輸送入反應(yīng)器a，在反應(yīng)器a中，其被用于形成起催化作用的流化床。將反應(yīng)器a排出的氣態(tài)組分通過氣體冷卻器d冷卻，隨后導(dǎo)入氣體過濾器e。在氣體過濾器e中，沉淀的副產(chǎn)物，如蜜勒胺、蜜白胺和催化劑排出物與反應(yīng)氣體分離。所得反應(yīng)氣體隨后輸送到結(jié)晶裝置f，在結(jié)晶裝置f中，反應(yīng)氣體優(yōu)選用具有約140'C溫度的其他反應(yīng)氣體(急冷氣體)冷卻至190-21(TC的溫度。隨后將結(jié)晶裝置中所得的結(jié)晶蜜胺輸送到產(chǎn)物旋分器g，在產(chǎn)物旋分器g中，氣體流與結(jié)晶蜜胺分離。在分離蜜胺后，該氣體借助循環(huán)氣體風(fēng)機h輸送到尿素洗滌器i。圖2表示本發(fā)明所述采用熱回收制備蜜胺的方法。其中，將液態(tài)的尿素通過尿素貯存容器k輸送到體系中。通過泵1和冷卻單元j而將液態(tài)尿素輸送到尿素洗滌器i，隨后在液滴分離器m中將液態(tài)和氣態(tài)組分相互分離。隨后氣態(tài)組分通過壓縮機n壓縮?，F(xiàn)在，用于形成起催化作用的流化床所需的氣體在氣體冷卻器d中預(yù)熱。在氣體冷卻器d中，來自反應(yīng)器的熱的含蜜胺的反應(yīng)氣體被冷卻。隨后經(jīng)預(yù)熱的液化氣體流入到另一個氣體加熱元件c中，以加熱到接近40(TC的溫度；隨后將加熱后的氣體輸送到反應(yīng)器a。將反應(yīng)器中所形成的氣態(tài)的組分在氣體冷卻器d中冷卻后，輸送至氣體過濾器e中，在氣體過濾器e中結(jié)晶后的組分，如蜜勒胺、蜜白胺和催化劑排出物與氣態(tài)組分分離。隨后將反應(yīng)氣體加入到結(jié)晶裝置f中，在結(jié)晶裝置f中，用優(yōu)選具有約140。C溫度的其他反應(yīng)氣體(急冷氣體)將反應(yīng)氣體冷卻至190-210°C的溫度。在此所形成的蜜胺隨后通過產(chǎn)物旋分器g與氣態(tài)組分分離。使氣體借助循環(huán)氣體風(fēng)機h回流到尿素洗滌器。在尿素洗滌器中，用液態(tài)尿素冷卻并洗滌該氣體。以下根據(jù)實施例1和2進一步描述本發(fā)明。實施例1:實施例1描述了用蒸汽熱油的常規(guī)氣體冷卻法。反應(yīng)器a排出的熱的、含蜜胺的氣體流在40(TC的溫度和0.17MPa(絕對壓力)的壓力下<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>因此，蜜胺的分壓為0.0034MPa。屬于該壓力的飽和溫度為約310°C。因而，該氣體在后接的冷卻器d中不允許低于31(TC或在冷卻器中任何位置的溫度都不允許降至31(TC，否則會使蜜胺結(jié)晶出來。將蒸汽熱油輸送到束管熱交換器的管套側(cè)。由于在管套側(cè)有非常高的熱傳導(dǎo)，所以管內(nèi)壁溫度接近于蒸汽熱油的溫度。從而熱油的蒸發(fā)溫度必須調(diào)節(jié)到至少315匸。與此相反，導(dǎo)熱系數(shù)(k-值)與平均對數(shù)溫差共同決定熱交換器的面積，導(dǎo)熱系數(shù)總是比最小的傳熱系數(shù)(a值)還要小。最小的a值處于氣體流動管側(cè)，根據(jù)經(jīng)驗導(dǎo)熱系數(shù)是非常小的。在本實施例中其為約160W/m2°C。將來自反應(yīng)器的氣體在冷卻器中冷卻至約340°C。從而在氣體和熱油之間產(chǎn)生約4(TC的平均對數(shù)溫差。實施例2:從反應(yīng)器流出的氣體具有如實施例1相同組分以及相同壓力和溫度，將該氣體在后接的冷卻器中冷卻至340'C。該氣體作為冷卻介質(zhì)使用，其是液化流化床所必需的。在此將氣體從壓縮機導(dǎo)入至束管熱交換器的管套側(cè)。在管套側(cè)，將壓縮后的氣體從約24(TC加熱至315t:。導(dǎo)熱系數(shù)(k-值)與實施例1相同也為約160W/m2°C。假如熱的和冷的氣體以相同的流向通過熱交換器，那么最低的管內(nèi)壁溫度為315°C。這樣可確保阻止蜜胺過早的和不期望的凝華。由此產(chǎn)生的平均對數(shù)溫差為約73。C。在與實施例l相同的導(dǎo)出熱量條件下，需要一個面積需要小于1.8因子的熱交換器。從現(xiàn)在起，從體系外部導(dǎo)入較少的熱量。所節(jié)省的約1800kW的熱量相當(dāng)于每年節(jié)省約130000歐元(以每年8000h的工作時間和每GJ燃料2.5歐元計)或相當(dāng)于節(jié)省約12%的初級燃料。圖例說明a)流化床反應(yīng)器b)加熱元件c)氣體加熱元件d)氣體冷卻器e)氣體過濾器f)結(jié)晶裝置g)產(chǎn)物旋分器h)循環(huán)氣體風(fēng)機i)尿素洗滌器j)冷卻單元k)尿素貯存器1)泵m)液滴分離器n)壓縮機權(quán)利要求1、一種在流化床反應(yīng)器中分解尿素以制備蜜胺的方法，其中，在冷卻器中冷卻熱反應(yīng)氣體，其特征在于，由此所得的熱量立即被傳導(dǎo)用于預(yù)熱生成流化床所需的液化氣體。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在氣體冷卻器中，將反應(yīng)氣體從約380-42(TC冷卻至210-300°C。3、根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的方法，其特征在于，氣體冷卻器是管狀熱交換器和/或片狀熱交換器。4、根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的方法，其特征在于，氣態(tài)的介質(zhì)以同向流動或逆向流動規(guī)則流過熱交換器。5、根據(jù)權(quán)利要求l-4所述的方法，其特征在于，溫度調(diào)節(jié)是通過旁通管路(旁通)而進行的。全文摘要本發(fā)明涉及一種在流化床反應(yīng)器中分解尿素以制備蜜胺的方法，其中，在氣體冷卻器中冷卻熱反應(yīng)氣體，由此所得的熱量直接用于預(yù)熱生成流化床所需的流化氣體。文檔編號C07D251/60GK101193871SQ200680015539公開日2008年6月4日申請日期2006年3月6日優(yōu)先權(quán)日2005年5月6日發(fā)明者A·沙特,J·埃伯哈特,M·米勒-哈斯凱申請人:盧吉股份公司